โครงสร้างโลหะชนิดที่ไม่ใช่เหล็ก

โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก พวกเขาคือทุกคนที่ขาดหรือมีปริมาณเหล็กเล็กน้อย ในสัดส่วนที่ต่างกันจะใช้สำหรับการสร้างโลหะผสมที่แสดงคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีกว่าโลหะแต่ละชนิด.

ดังนั้นโครงสร้างผลึกและการโต้ตอบกับโลหะจึงเป็นรากฐานที่สำคัญของการใช้งานของโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก อย่างไรก็ตามโลหะบริสุทธิ์เหล่านี้หาใช้น้อยลงเพราะมีความไวและมีปฏิกิริยา ด้วยเหตุผลนี้มันทำงานได้ดีที่สุดในฐานะฐานและสารเติมแต่งสำหรับโลหะผสม.

ทองแดงเป็นโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก มันประกอบด้วยส่วนใหญ่ของส่วนผสมทองคำทองแดงและดีบุก (รูปปั้นในภาพด้านบน) ทองแดงในอัลลอยด์จะออกซิไดซ์และสร้าง CuO ซึ่งเป็นสารประกอบที่ทำให้พื้นผิวเป็นสีทอง ในสภาพแวดล้อมที่ชื้น CuO จะดูดซับและดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และเกลือเพื่อสร้างสารประกอบสีน้ำเงิน - เขียว.

ตัวอย่างเช่นรูปปั้นเทพีเสรีภาพปกคลุมด้วยชั้นของคาร์บอเนตทองแดง (CuCO₃) รู้จักกันในชื่อ patina โดยทั่วไปโลหะทั้งหมดจะถูกออกซิไดซ์ ขึ้นอยู่กับความเสถียรของออกไซด์ของพวกมันพวกมันจะปกป้องโลหะผสมที่มากหรือน้อยกว่าจากการกัดกร่อนและปัจจัยภายนอก.

ดัชนี

• 1 โครงสร้าง
  • 1.1 Hexagonal Compact (hcp)
  • 1.2 Compact ลูกบาศก์ (ccp)
  • 1.3 ลูกบาศก์อยู่ตรงกลางลำตัว (bcc)
• 2 ประเภท
• 3 ลักษณะและคุณสมบัติ
• 4 ตัวอย่าง
  • 4.1 ทองแดง
  • 4.2 อลูมิเนียม
  • 4.3 สังกะสีและแมกนีเซียม
  • 4.4 ไทเทเนียม
  • 4.5 Superalements
• 5 อ้างอิง

โครงสร้าง

เหล็กเป็นเพียงหนึ่งในโลหะทั้งหมดในธรรมชาติดังนั้นโครงสร้างและโลหะผสมของโลหะที่ไม่ใช่เหล็กจึงมีความหลากหลายมากกว่า.

อย่างไรก็ตามภายใต้สภาวะปกติโลหะส่วนใหญ่จะมีโครงสร้างผลึกสามแบบที่สร้างขึ้นโดยพันธะโลหะของพวกมัน: compact hexagonal (hcp), compact cubic (ccp) และลูกบาศก์ที่กึ่งกลางในร่างกาย (bcc).

ขนาดกะทัดรัดหกเหลี่ยม (hcp)

ในโครงสร้างนี้อะตอมโลหะจะถูกบรรจุในรูปแบบของปริซึมหกเหลี่ยมโดยใช้ประโยชน์จากช่องว่างทั้งหมด.

จากโครงสร้างทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่หนาแน่นที่สุดดังนั้นจึงสามารถคาดได้ว่าในทางเดียวกันคือโลหะที่มีอยู่ ในนี้อะตอมทั้งหมดถูกล้อมรอบด้วยเพื่อนบ้านสิบสอง.

ตัวอย่าง

- ไทเทเนียม (Ti).

- สังกะสี (สังกะสี).

- แมกนีเซียม (Mg).

- แคดเมียม (Cd).

- โคบอลต์ (Co).

- รูทีเนียม (รู).

- Osmio (Os).

- โลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ (ยกเว้นแบเรียมและแฟรนเซียม).

กะทัดรัดลูกบาศก์ (ccp)

โครงสร้างผลึกนี้มีความหนาแน่นน้อยกว่า hcp และในแต่ละอะตอมนั้นล้อมรอบด้วยเพื่อนบ้านสิบสอง.

ที่นี่ interstices (พื้นที่ว่างเปล่า) มีขนาดใหญ่กว่าในกรณีของ hcp ดังนั้นโลหะเหล่านี้สามารถบรรจุในโมเลกุลเหล่านี้และอะตอมขนาดเล็ก (เช่นโมเลกุลไฮโดรเจน H₂).

ตัวอย่าง

- อลูมิเนียม (Al).

- นิกเกิล (Ni).

- เงิน (Ag).

- ทองแดง (Cu).

- ทอง (Au).

- โรเดียม (Rh).

- อิริเดียม (ไป).

ลูกบาศก์อยู่ตรงกลางลำตัว (bcc)

ในสามโครงสร้างนี้มีความหนาแน่นน้อยที่สุดและมีขนาดเล็กมากในขณะเดียวกันก็เป็นโครงสร้างที่แสดง interstices ของปริมาตรที่สูงขึ้น.

ดังนั้นจึงง่ายขึ้นรองรับโมเลกุลขนาดเล็กและอะตอม ในทำนองเดียวกันในคิวบ์นี้แต่ละอะตอมล้อมรอบด้วยเพื่อนบ้านแปดคน.

ตัวอย่าง

- วาเนเดียม (V).

- Niobium (Nb).

- Chrome (Cr).

- โลหะอัลคาไล.

- ทังสเตน (W).

นอกจากนี้ยังมีโครงสร้างอื่น ๆ เช่นลูกบาศก์เรียบง่ายและโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งประกอบด้วยอาร์เรย์ที่มีความหนาแน่นน้อยหรือบิดเบี้ยวน้อยกว่าในสามช่วงแรก อย่างไรก็ตามโครงสร้างผลึกดังกล่าวใช้กับโลหะบริสุทธิ์เท่านั้น.

ภายใต้เงื่อนไขของความสกปรกความดันและอุณหภูมิที่สูงการจัดเรียงเหล่านี้จะผิดเพี้ยนและเมื่อเป็นส่วนประกอบของโลหะผสมพวกมันจะมีปฏิสัมพันธ์กับโลหะอื่นเพื่อสร้างโครงสร้างโลหะใหม่.

ในความเป็นจริงความรู้ที่ถูกต้องและการจัดการของการเตรียมการเหล่านี้ช่วยให้การออกแบบและการทำอย่างละเอียดของโลหะผสมที่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่ต้องการสำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะ.

ชนิด

โดยทั่วไปแล้วโลหะที่ไม่ใช่เหล็กสามารถจำแนกได้เป็นสามประเภท: หนัก (ตะกั่ว), แสง (ทองแดงและอลูมิเนียม) และเบา (แมกนีเซียม) ในทางกลับกันสิ่งเหล่านี้จะถูกแบ่งออกเป็นสองคลาสย่อย: กลุ่มที่มีจุดหลอมเหลวปานกลางและกลุ่มที่มีจุดหลอมเหลวสูง.

โลหะที่ไม่ใช่เหล็กประเภทอื่น ๆ นั้นสอดคล้องกับโลหะมีค่า (หรือมีค่า) ตัวอย่างของสิ่งเหล่านี้คือโลหะที่มีโครงสร้าง ccp (ยกเว้นอลูมิเนียมนิกเกิลและอื่น ๆ ).

ในทำนองเดียวกันโลหะหายากของโลกจะถือเป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (ซีเรียมซาแมเรียมสแกนเดียมเรเดียมอิตเทรียมธูเลียมแกโดลิเนียม ฯลฯ ) ในที่สุดโลหะกัมมันตรังสีก็นับว่าเป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (พอโลเนียม, พลูโทเนียม, เรเดียม, แฟรนเซียม, แอสทาทีน, เรดอน, ฯลฯ ). 

ลักษณะและคุณสมบัติ

แม้ว่าคุณสมบัติและคุณสมบัติของโลหะจะแตกต่างกันไปในสถานะที่บริสุทธิ์และในอัลลอยด์พวกมันมีลักษณะทั่วไปที่แตกต่างจากโลหะเหล็ก:

- พวกเขาจะอ่อนและตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยม.

- พวกเขาจะได้รับผลกระทบน้อยลงจากการรักษาความร้อน.

- พวกเขามีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน.

- พวกเขาไม่นำเสนอพาราแมกเนติกมากซึ่งทำให้พวกเขาเป็นวัสดุที่ใช้สำหรับการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์.

- กระบวนการผลิตง่ายขึ้นรวมถึงการหล่อการเชื่อมการตีและการกลิ้ง.

- พวกเขามีสีที่น่าสนใจกว่าดังนั้นพวกเขาจึงพบว่าการใช้เป็นองค์ประกอบประดับ; นอกจากนี้พวกมันหนาแน่นน้อยกว่า.

ข้อเสียบางประการเมื่อเทียบกับโลหะเหล็กคือ: ความต้านทานต่ำต้นทุนสูงความต้องการต่ำและความอุดมสมบูรณ์ของแร่ต่ำ.

ตัวอย่าง

ในอุตสาหกรรมโลหะมีหลายทางเลือกในการผลิตโลหะและโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก พบมากที่สุดคือทองแดง, อลูมิเนียม, สังกะสี, แมกนีเซียม, ไทเทเนียมและซูเปอร์อัลลอยที่ใช้นิกเกิล.

ทองแดง

ทองแดงถูกใช้สำหรับการใช้งานที่หลากหลายเนื่องจากคุณสมบัติที่ได้เปรียบเช่นการนำความร้อนและไฟฟ้าที่สูง.

มันสามารถทนทานต่อการอ่อนตัวและอ่อนตัวดังนั้นจึงสามารถรับได้จากการออกแบบที่ใช้งานได้หลายอย่างนี้ตั้งแต่ท่อไปจนถึงเหยือกและเหรียญ มันยังถูกใช้ในการเสริมแรงกระดูกงูของเรือและพบใช้มากในอุตสาหกรรมไฟฟ้า.

แม้ว่าจะอยู่ในสถานะที่บริสุทธิ์มันอ่อนมากอัลลอยด์ของมัน (ระหว่างทองเหลืองและทองแดงเหล่านี้) มีความทนทานและป้องกันด้วยชั้นของทองแดง₂O (ออกไซด์สีแดง).

อลูมิเนียม

มันเป็นโลหะที่ถือว่าเป็นแสงเนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำ มันมีการนำความร้อนและไฟฟ้าสูงและทนต่อการกัดกร่อนด้วยการเคลือบ Al₂O₃ ที่ปกป้องพื้นผิวของมัน.

ด้วยคุณสมบัติของมันจึงเป็นโลหะในอุดมคติโดยเฉพาะอย่างยิ่งวิชาการการบินในอุตสาหกรรมยานยนต์และการก่อสร้าง.

สังกะสีและแมกนีเซียม

โลหะผสมสังกะสี (เช่น KAYEM ที่มีอลูมิเนียม 4% และทองแดง 3% โดยมวล) ใช้สำหรับการผลิตการหล่อแบบซับซ้อน มันมีไว้สำหรับงานก่อสร้างและวิศวกรรม.

ในกรณีของแมกนีเซียมโลหะผสมของมันมีการใช้งานในสถาปัตยกรรมเช่นเดียวกับที่อยู่อาศัยจักรยาน, parapets สะพานและโครงสร้างรอย.

นอกจากนี้ยังพบการใช้งานในอุตสาหกรรมการบินอวกาศในเครื่องจักรความเร็วสูงและอุปกรณ์ขนส่ง.

ไทเทเนียม

ไทเทเนียมก่อให้เกิดแสงผสมเล็กน้อย พวกเขาจะทนสุดและได้รับการคุ้มครองจากการกัดกร่อนโดยชั้นของ TiO₂. การสกัดมีราคาแพงและมีโครงสร้างผลึก bcc สูงกว่า 882 ° C.

นอกจากนี้ยังเป็นวัสดุที่เข้ากันได้ทางชีวภาพซึ่งเป็นเหตุผลที่สามารถใช้เป็นวัสดุสำหรับการปลูกถ่ายทางการแพทย์และการปลูกถ่าย นอกจากนี้ไททาเนียมและอัลลอยด์ยังมีอยู่ในเครื่องจักร, กองทัพเรือ, ส่วนประกอบของเจ็ทและเครื่องปฏิกรณ์เคมี.

superalloys

ซูเปอร์อัลลอยเป็นขั้นตอนของแข็งที่ทนทานมากซึ่งประกอบด้วยนิกเกิล (เป็นโลหะพื้นฐาน) หรือโคบอลต์.

พวกเขาจะใช้เป็นใบพัดในกังหันและเครื่องยนต์อากาศยานในวัสดุสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่ทนต่อปฏิกิริยาทางเคมีที่รุนแรงและในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน.

การอ้างอิง

1. KateřinaSkotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa (2015) ทฤษฎีการผลิตโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและโลหะผสม มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งออสตราวา.
2. ดร. ซีเออร์กุน โลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก สืบค้นเมื่อวันที่ 21 เมษายน 2018 จาก: users.fs.cvut.cz
3. Adana วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก สืบค้นเมื่อวันที่ 21 เมษายน 2018 จาก: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E. , Campos I. Silva E. (2010) เทคโนโลยีของวัสดุ บรรณาธิการ Trillas S.A. (ฉบับที่ 1, เม็กซิโก) หน้า 282-297.
5. วัสดุเหล็กและโลหะนอกกลุ่มเหล็กและโลหะผสม [PDF] สืบค้นเมื่อวันที่ 21 เมษายน 2018 จาก: ikbooks.com
6. ความแตกต่างระหว่างโลหะเหล็กและอโลหะ (23 กันยายน 2558) สืบค้นเมื่อวันที่ 21 เมษายน 2018 จาก: metalsup supermarket.com
7. Wonderopolis (2018) ทำไมรูปปั้นของอิสรภาพสีเขียว? สืบค้นเมื่อวันที่ 21 เมษายน 2018 จาก: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa (31 พฤษภาคม 2014) โครงสร้างผลึกของโลหะ สืบค้นเมื่อวันที่ 21 เมษายน 2018 จาก: researchgate.net
9. โทนี่ Hisgett (18 มีนาคม 2552) ข้อต่อทองแดง [รูป] สืบค้นเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2018 จาก: flickr.com
10. แบรนดอน Baunach (22 กุมภาพันธ์ 2550) หกแพ็คกระดาษน้ำหนัก สืบค้นเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2018 จาก: flickr.com